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Analyse : peut-on stocker les excès d’eau perdus à la mer ?

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©Crédit Photographie : Florence Habets
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Texte de Florence Habets, Directrice de recherche CNRS en hydrométéorologie, professeure à l’École normale supérieure (ENS) – PSL.

Avec la sécheresse importante de cette année et qui se poursuit actuellement (voir la carte des arrêtés sécheresse), on entend de nouveau des personnes évoquer des pertes importantes de volumes d’eau qui vont directement à la mer.

Source : Twitter

Il ne s’agit pas uniquement de remarques isolées sur quelques comptes Twitter, on entend des propos similaires lors des discussions sur le Plan Eau. Avec une petite subtilité néanmoins : on y parle d’eau en excès, de surplus. Ainsi, le ministre de l’agriculture déclarait en août 2022 “L’eau qui rentre dans les nappes c’est celle qui tombe tranquillement. Quand il tombe 100 mm en une demi-journée, cette eau-là file directement à la mer et ne vient pas remplir les nappes. Donc, il faut prélever les excès d’eau”.

Qu’est-ce donc que cette eau en excès ? S’agit-il d’inondation ? La définition est loin d’être claire. On la retrouve cependant dans la notion de « substitution » qui privilégie « le prélèvement de l’excédent d’eau l’hiver pour le réutiliser l’été ».

Cette notion revient de façon encore plus prégnante lorsque l’on évoque les fameuses bassines, car, c’est uniquement l’eau en excès qui est captée dans ces méga-bassines et permet d’avoir une disponibilité en période estivale. Est-ce que cela veut dire qu’on ne prélève que l’eau qui déborde comme on peut le lire sur Twitter ? 

Source : Twitter

Cet article vise à éclaircir ce que sont ces différents « excès » d’eau, à évoquer l’effet des prélèvements sur les écosystèmes marins, et à rappeler que les prélèvements humains ne sont déjà pas si négligeables par rapport aux débits. In fine, nous rappellerons aussi que cette notion de surplus est associée à la vision de l’eau uniquement comme ressource, impliquant une focalisation sur les usages et donc des techniques mais oubliant les autres aspects de l’eau.

L’eau… en excès ?

Les précipitations et les débits ont de fortes variabilités temporelles, avec des débits journaliers 100 fois plus importants lors des plus grandes crues que lors des plus basses eaux pour la Loire et la Garonne, et 7 à 9 fois plus importants que les débits moyens annuels de ces 2 fleuves, par exemple. Les crues les plus fortes sont toujours associées à des inondations. Ce n’est pas surprenant, car, dans beaucoup d’endroits, une crue décennale peut générer des débordements. 

Les dégâts associés à ces inondations sont liés à la vulnérabilité de nos habitats et aménagements. On pourrait alors être tenté de considérer cette eau comme en excès et de vouloir la stocker. Cependant, les volumes sont énormes : dans le cas de la Seine par exemple, les 800 millions de m3 des réservoirs gérés par Seine Grands Lacs pour l’écrêtement des crues et le soutien des bas débits ne pourraient absorber qu’environ 20% d’une crue centennale, ce qui est déjà beaucoup. 

Si l’on voulait intercepter toute cette crue, il faudrait alors multiplier les volumes des réservoirs par cinq, et donc, aussi leur surface qui correspond actuellement environ à celle de Paris. Il est par conséquent difficile d’intercepter toute l’eau « en excès » lors d’une crue importante, même pour le plus calme des grands fleuves français.

A l’échelle de la France, les 530 gros barrages recensés stockent déjà 12 milliards de m3. C’est près de 6% de l’ensemble des écoulements en France, soit environ 20 jours de la moyenne annuelle de ces écoulements. Or, on estime à plus de 600 000 le nombre de retenues. Même si la plupart sont petites, les volumes stockés en période de hautes eaux ne sont pas négligeables, y compris par rapport aux écoulements.

Qu’en est-il pour les nappes ? 

Qu’est-ce que l’eau en excès dans une nappe ? S’agit-il de l’eau qui déborde de la nappe ? Il y a ici une confusion car on nomme communément « source »,  ou « zone humide » une zone de débordement de nappe. 

Par ailleurs, les nappes sont drainées par les rivières, ce qui veut dire que l’eau de la nappe déborde en rivière, et que la rivière transporte alors cette eau au loin. Cela permet d’ailleurs de soutenir les débits lors des basses eaux, notamment, lorsqu’il n’a pas plu depuis longtemps. Ces débordements ne peuvent pas vraiment être considérés comme des excès d’eau.

On peut considérer que l’eau de la nappe est en excès lorsque la nappe déborde sur des zones inhabituelles, ce qui peut générer des inondations. Cela a été le cas lors de l’inondation de la Somme en 2001, majoritairement alimentée par la nappe, qui du fait de sa dynamique lente, a connu un débit supérieur à la crue décennale pendant plus de 5 mois, inondant ainsi pendant plusieurs semaines des secteurs habités et aménagés.

Peut-on prélever cette eau “en excès” ?  

Pour le cas de la Somme, la zone inondée était de l’ordre de 70 km2 (quasiment l’équivalent des surfaces des villes d’Amiens et d’Abbeville sur le bassin). En stockant cette eau dans des réservoirs d’une profondeur plus importante à celle correspondant à la hauteur d’eau d’inondation, on doit pouvoir réduire les surfaces à quelques km2. Encore faut-il que ces réservoirs soient vides au moment de l’inondation pour supporter ces stocks d’eau… 

Mais, de fait, concernant les nappes, les excès d’eau concernés  pour le remplissage de retenues de substitution ne concernent visiblement pas les épisodes conduisant à des inondations par débordement de nappe. Ainsi, les niveaux de nappe choisis pour les prélèvements de substitution sont bien inférieurs au niveau de débordement.

Ainsi, sur le marais Poitevin où des retenues de substitution prélèvent dans la nappe, les niveaux choisis sont plus proches du minimum observé en hiver que de la cote de débordement (Figure 5). L’eau est néanmoins considérée comme en excès, car sinon, elle irait rejoindre la mer…

Figure 5 – Niveaux de la nappe observés en 2022 à Saint Aubain la plaine (bleu foncé), comparés aux niveaux moyen (gris), à ceux inclus dans une période de retour de 5 ans (marron foncé), et min et max (beige), ainsi que les niveaux au-delà desquels les prélèvements sont autorisés (pointillés rouges) et les niveaux d’alerte, d’alerte renforcée et de crise (jaune, rouge, violet)
Figure issue du Marais Poitevin  

L’eau douce qui part à la mer

Si tout le monde a bien en tête que le cycle de l’eau douce a une composante océanique importante, et que les précipitations sont en partie (et en majeure partie pour la France située à l’Est de l’océan atlantique directement sous les vents dominants) issues de la vapeur d’eau formée au-dessus des océans, de nombreuses remarques sur l’eau perdue à la mer semblent pourtant indiquer que pour beaucoup, il ne serait pas souhaitable que l’eau douce retourne à la mer. 

La figure ci-dessous montre que le flux d’eau exporté par les débits vers la mer est équivalent à l’apport par la vapeur d’eau océanique. Mais, ce flux ne correspond qu’à 10% des flux évaporés sur les océans. On pourrait de fait considérer que les volumes d’eau dans les océans sont bien suffisants pour pouvoir ne pas restituer toute l’eau douce reçue sans affecter trop fortement ce cycle de l’eau.

Figure 6 – Flux d’eau exprimés en milliers de km3/an indiquant les différentes composantes du cycle de l’eau, incluant les usages humains.
Source : Figure 8.1 du chapitre 8 du GIEC: les flux d’eau sur terre

Cependant, cela néglige de multiples rétroactions, tant chimiques, physiques, que biologiques et écologiques. Ainsi, sur le bassin méditerranéen, qui est une mer quasi-fermée, les apports d’eau douce à la mer ont été réduits de plus de 20% du fait de la construction de barrages ayant créé des réservoirs et de l’utilisation de cette eau pour les activités humaines. 

Cette drastique réduction des apports à la mer Méditerranée a eu de nombreux impacts sur la circulation de l’eau dans le bassin méditerranéen, avec des modifications de sa salinité et de sa biodiversité. Ainsi, le seul barrage d’Assouan en Egypte ayant très fortement modifié les débits du Nil a conduit à une réduction de la pêche de sardines sur les côtes de son delta d’un facteur 27 ! En effet, les rivières apportent à la mer de l’eau, des sédiments, et de nombreux autres composants chimiques et minéraux qui sont importants pour la biodiversité des écosystèmes marins et estuaires.

Figure 7 – Rôle des apports des eaux souterraines à la mer (SDG pour Submarine Groundwater Discharge en anglais), eau douce (Fresh) et salée (Saline). Les apports positifs et négatifs sont notés par un symbole + ou -.  Figure issue de (Liu and Du 2022)

Bien que moins connus, les apports d’eau douce à la mer par les nappes ont aussi un rôle important (Figure 7). Ces apports sont associés généralement à des zones favorables à la pêche, indiquant un effet positif pour la biodiversité marine, même si dans certains cas, les impacts peuvent être négatifs, car liés à une mauvaise qualité de ces eaux. Les apports d’eau douce à la mer par les nappes et les rivières et leurs flux associés de silice, phosphore et azote inorganiques sont globalement plus importants pour les rivières que pour les nappes, mais peuvent être dominants localement (Figure 8).

A cela s’ajoute bien sûr l’apport des eaux douces aux estuaires, zones de rencontres entre l’eau de mer et l’eau des rivières. Les eaux des rivières en crues sont nécessaires pour évacuer le bouchon vaseux, la diminution de ces crues perturbe l’estuaire de la Gironde et la ville de  Bordeaux. Cette année, les faibles débits de la Loire ont mis en danger  l’alimentation en eau potable de Nantes

De l’eau ou des prélèvements en excès ?

Les bases de données les plus récentes estiment entre 7 000 et 8 000 km3 les volumes stockés dans des réservoirs, soit plus de 16% des débits globaux. C’est déjà beaucoup plus que la limite planétaire envisagée par Rockström et al. (2009). Ces volumes ne sont peut-être pas consommés, mais ils sont détournés. A cela s’ajoutent les prélèvements en nappe. De récentes estimations ont mis en évidence une tendance à la baisse des stocks dans les nappes en Europe ces 20 dernières années (figure 9). On ne peut donc pas imaginer qu’augmenter les prélèvements soit sans risque.

Figure 8 Comparaison des apports d’eau douce, de nitrate, phosphore et silice inorganiques (Water Flow, DIN, DIP et DSI, respectivement) par les rivières (River) les eaux souterraines d’eau douce (Fresh SDG) et les eaux souterraines douces & salées (Total  GGD).
Figure issue de (Santos et al. 2021)

En conclusion

Il n’est pas simple de définir une eau en excès, ni de la capter. En toute connaissance de cause, on a déjà évoqué sur ce site les risques associés à l’augmentation des prélèvements.

La sécheresse a touché cette année de nombreux pays, et même dans une zone plus aride comme le Maroc, pour lutter contre la crise de l’eau, l’expert  Marcel Kuper estime qu’il faut changer de paradigme, et ne pas continuer à extraire toujours plus de ressource en eau pour développer ou maintenir des usages.

Il est vrai que la France est un pays bien plus riche en eau que le Maroc, mais cette richesse s’accompagne également d’obligations, notamment celle de maintenir les écosystèmes dépendant de cette richesse.

Alors que l’eau est un milieu de vie, un vecteur de transport pour tous les éléments érodés et lixiviés, nutriments et sédiments, nécessaires à d’autres milieux, on a tendance à ne considérer l’eau que comme une ressource, c’est-à-dire, un élément naturel à exploiter, réduisant ainsi la question politique de l’eau à une question d’efficacité technique.  

L’eau peut être respectée et traitée d’une manière tout à fait différente de son traitement comme matière première, marchandise ou ressource. De nombreux pays ont ainsi attribué des droits juridiques aux fleuves et rivières. Un des droits reconnus est alors celui de respecter les cycles naturels, ce qui est loin des notions d’excès ou d’eau perdue à la mer.

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5 Responses

  1. Les lacs de Seine Aval, sont artificiels, donc pourquoi faire une distinction entre ceux ci et d’autres lacs/retenues?
    Lacs artificiels qui sont en plus zone natura 2000… va t’on arriver à détruire des zones natura 2000 pour protéger la biodiversité?
    Vous avez dit shadocks?

  2. Les gens qui font la promotion du stockage du supposé excédent hivernal se rendent-ils seulement compte que le simple fait d’évoquer un énième avatar techno-solutioniste démontre que nous faisons dorénavant face à un sérieux problème d’approvisionnement en eau. Le ministre de l’Agriculture va devoir m’expliquer où il va trouver ses 100 mm d’eau en une demi-journée. Un truc que je n’ai pas vu (ni de près, ni de loin) depuis 4 ans que nous sommes installés dans notre coin de pays. Même pas encore cet hiver.

    1. 100 mm en 24 heures (ou plus) ne se rencontrent qu’avec les épisodes cévenols ou méditerranéens en automne dans le sud de la France.
      Après on peut avoir des intensités de 100mm/24h mais pendant quelques minutes ou un quart d’heure… mais ça ne fait pas 100 mm.
      Les orages de 100 mm/événement sont très rares en milieu tempéré atlantique. Ces exceptions souvent très localisées géographiquement ne peuvent servir de base à une quelconque capture d’eaux “excédentaires”.

      De toutes façons, le problème est politico-institutionnel, voir https://revue-sesame-inrae.fr/vous-avez-dit-transition-agroecologique-chronique-dune-crise-annoncee/ daté du 21 décembre 2022

    2. La technologie permet de résoudre un tas de problèmes, mais souvent jusqu’à un certain point.
      Dans ce cas de figure, la solution technologique parait très intuitive, il est donc important d’informer à ce sujet en évitant d’être condescendant, même si c’est tentant.

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Florence Habets

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  1. Les lacs de Seine Aval, sont artificiels, donc pourquoi faire une distinction entre ceux ci et d’autres lacs/retenues?
    Lacs artificiels qui sont en plus zone natura 2000… va t’on arriver à détruire des zones natura 2000 pour protéger la biodiversité?
    Vous avez dit shadocks?

  2. Les gens qui font la promotion du stockage du supposé excédent hivernal se rendent-ils seulement compte que le simple fait d’évoquer un énième avatar techno-solutioniste démontre que nous faisons dorénavant face à un sérieux problème d’approvisionnement en eau. Le ministre de l’Agriculture va devoir m’expliquer où il va trouver ses 100 mm d’eau en une demi-journée. Un truc que je n’ai pas vu (ni de près, ni de loin) depuis 4 ans que nous sommes installés dans notre coin de pays. Même pas encore cet hiver.

    1. 100 mm en 24 heures (ou plus) ne se rencontrent qu’avec les épisodes cévenols ou méditerranéens en automne dans le sud de la France.
      Après on peut avoir des intensités de 100mm/24h mais pendant quelques minutes ou un quart d’heure… mais ça ne fait pas 100 mm.
      Les orages de 100 mm/événement sont très rares en milieu tempéré atlantique. Ces exceptions souvent très localisées géographiquement ne peuvent servir de base à une quelconque capture d’eaux “excédentaires”.

      De toutes façons, le problème est politico-institutionnel, voir https://revue-sesame-inrae.fr/vous-avez-dit-transition-agroecologique-chronique-dune-crise-annoncee/ daté du 21 décembre 2022

    2. La technologie permet de résoudre un tas de problèmes, mais souvent jusqu’à un certain point.
      Dans ce cas de figure, la solution technologique parait très intuitive, il est donc important d’informer à ce sujet en évitant d’être condescendant, même si c’est tentant.

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